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Avances tecnológicos en
la medición eléctrica

Estamos pasando por una importante crisis energética, lo que ha provocado un aumento en los costos por energía y, por consiguiente, un aumento del costo del producto final, haciéndose cada vez más difícil seguir siendo competitivo. Considerando además los problemas de calidad de energía producto de las cargas armónicas y otros fenómenos, se hace vital contar con equipos que permitan gestionar la energía, detectar los problemas eléctricos, controlar ciertas situaciones e informar ante una situación anormal. Entonces, mencionaremos las principales potencialidades que poseen los power meters para dar solución a estas necesidades.

1. Comparación con medidores analógicos: Con las señales de voltajes y corrientes tomadas de la red de un sistema monofásico o trifásico, el power meter puede calcular cientos de variables eléctricas, lo que resulta imposible para los medidores analógicos. Antiguamente, era necesario contar en las salas eléctricas con "tableros para medidores". En cambio, hoy en día los datos de esos medidores no representan ni el 10% de la información que podemos recoger de un único power meter.

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schtabla.gif (7151 bytes)2. Instalación: Para mantener una uniformidad en los tableros, estos equipos deben ser compatibles tanto en sistemas de Baja, Media y Alta Tensión. Esto permite, además, contar con stock de repuestos de una sola referencia.

3. Clase de precisión: Es el porcentaje de error que posee el medidor para la variable energía. Se define según la carga a monitorear y siempre debe especificarse en los proyectos (ver tabla).

4. Valores instantáneos True RMS: Es el valor eficaz calculado por el medidor, considerando cierta cantidad de armónicos. Para calcular este valor, se toman muestras por ciclo (m.p.c.) de una señal eléctrica. Un medidor que no sea True RMS posee un alto grado de error en sus lecturas y no se considera un power meter.

sch3.gif (6180 bytes)5. Valores de energía: La energía se puede medir en 2 ó 4 cuadrantes. Un medidor a 2 cuadrantes sólo ve la energía consumida en un sentido del flujo de potencia (Q1 y Q4), mientras que uno a 4 cuadrantes es capaz de cuantificar por separado la energía consumida (Q1 y Q4) y la energía generada (Q2 y Q3).

6. Fuente de alimentación: Los power meters deben contar con fuente de alimentación externa del tipo AC/DC, lo que permite separar la red a monitorear y sus perturbaciones. Así, es posible respaldar ante cortes de suministros las fuentes de alimentación por UPS o por bancos de baterías.

7. Comunicación: Vital en la gestión de energía eléctrica, las comunicaciones deben ser abiertas para que permitan un fácil integración con diversos sistemas de gestión o control. Un estándar es el protocolo Modbus del tipo serial RS-485 de 2 hilos. También se ha aumentado la velocidad de transmisión de datos, logrando velocidades de 38 Kbaudios bajo esta estructura. Para aplicaciones más avanzadas, podemos contar con sistemas vía Ethernet TCP/IP o fibra óptica, y protocolos como el DNP3.0 y el IRIG-B para la sincronización del tiempo vía GPS.

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sch5.gif (5624 bytes)8. Mediciones de calidad de energía: Los power meters básicos registrarán los valores de THD, el desbalance de las tensiones y corrientes, además de la corriente por el neutro. Los más avanzados ya son capaces de mostrar la magnitud y ángulo de los armónicos, capturar formas de onda, ver un análisis RMS, detectar micro-cortes y puntas de tensión y corrientes (Sag/Swell), diferenciar entre el factor de potencia real y el fundamental, entre otras prestaciones.

9. Registro de datos: Cuando se quiere tener una tendencia de los valores, sin contar con un sistema de comunicación o como respaldo de éste, es necesariosch6.gif (9193 bytes) contar con memoria configurable en los power meters. De este modo, podemos encontrar diversas capacidades para almacenar toda la información que el sistema requiera.

10. Entradas/Salidas (I/O): Las entradas digitales sirven para sincronizar las demandas de varios medidores, saber el estado de sensores en terreno (por ejemplo, interruptores de poder) y también para almacenar el consumo de alguna variable (agua, vapor, electricidad, petróleo). Las salidas digitales sirven para enviar el pulso de sincronismo, activarse cuando se activa una alarma y controlar contactores, interruptores o informar a un PLC.

De manera equivalente, con las entradas analógicas se pueden monitorear sensores como temperatura, presión, vibración, etc. Finalmente, las salidas analógicas se usan para reportar una o varias variables eléctricas registradas por el equipo, como, por ejemplo, reportar a grupos generadores con sincronismo la variable potencia activa total de la red. De esta manera, el grupo hace un uso eficiente de la potencia entregada a la carga, considerando el nivel de potencia de la red según su programación.

11. Retrofit: Las dimensiones de los power meters permiten un fácil reemplazo de medidores analógicos. Por ejemplo, en el espacio físico donde teníamos sólo un amperímetro, hoy podemos tener un equipo con cientos de parámetros, con acceso a comunicaciones y con opción de recibir o enviar datos digitales o analógicos.

12. Integración: Si tomamos algunos de los elementos mencionados, podemos desarrollar aplicaciones que integran la medición, el monitoreo, la gestión y el control de cargas y de grupos de generación.

Por Félix Fernández, Ingeniero
de Aplicaciones Schneider Electric Chile S.A.
felix.fernandez@cl.schneider-electric.com
Septiembre 2007
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